27.2 : Les trous noirs supermassifs : ce que sont réellement les quasars

Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

• Décrire les caractéristiques communes à tous les quasars
• Justifiez l'affirmation selon laquelle les trous noirs supermassifs sont à l'origine de l'énergie émise par les quasars (et les AGN)
• Expliquer comment l'énergie d'un quasar est produite

Afin de trouver un modèle commun pour les quasars (et leurs cousins, les AGN), listons d'abord les caractéristiques communes que nous avons décrites et en ajoutons de nouvelles :

• Les quasars sont extrêmement puissants et émettent plus d'énergie sous forme de lumière rayonnée que toutes les étoiles de notre Galaxie réunies.
• Les quasars sont minuscules, à peu près de la taille de notre système solaire (pour les astronomes, c'est vraiment petit !).
• On observe que certains quasars projettent des paires de jets droits à une vitesse proche de celle de la lumière, dans un faisceau serré, à des distances bien au-delà des galaxies dans lesquelles ils vivent. Ces jets sont eux-mêmes de puissantes sources de radiations radio et gamma.
• Comme les quasars produisent une telle quantité d'énergie à partir d'une si petite région, ils ne peuvent pas être alimentés par fusion nucléaire comme le sont les étoiles ; ils doivent utiliser un processus beaucoup plus efficace.
• Comme nous le verrons plus loin dans ce chapitre, les quasars étaient beaucoup plus courants lorsque l'univers était jeune qu'ils ne le sont aujourd'hui. Cela signifie qu'ils ont dû être capables de se former au cours des quelques premiers milliards d'années suivant l'expansion de l'univers.

Les lecteurs de ce texte sont bien mieux placés que les astronomes qui ont découvert les quasars dans les années 1960 pour deviner la puissance des quasars. C'est parce que l'idée clé pour résoudre le casse-tête est venue de l'observation des trous noirs dont nous avons parlé dans Black Holes and Curved Spacetime. La découverte du premier trou noir de masse stellaire dans le système binaire Cygnus X-1 a été annoncée en 1971, plusieurs années après la découverte des quasars. La preuve qu'il y a un trou noir au centre de notre galaxie est venue encore plus tard. À l'époque où les astronomes ont commencé à essayer de comprendre ce qui alimentait les quasars, les trous noirs étaient simplement l'une des prédictions les plus exotiques de la théorie générale de la relativité qui attendait encore d'être connectée au monde réel.

Ce n'est qu'en prouvant l'existence de trous noirs accumulés pendant plusieurs décennies qu'il est devenu évident que seuls les trous noirs supermassifs pouvaient expliquer toutes les propriétés observées des quasars et des AGN. Comme nous l'avons vu dans La Voie lactée, notre propre galaxie possède un trou noir en son centre et l'énergie est émise par une petite région centrale. Bien que notre trou noir n'ait pas la masse ou l'énergie des trous noirs des quasars, le mécanisme qui les alimente est similaire. Les preuves montrent maintenant que la plupart des galaxies elliptiques (et probablement toutes) et toutes les spirales présentant des renflements nucléaires ont des trous noirs en leur centre. La quantité d'énergie émise par la matière à proximité du trou noir dépend de deux facteurs : la masse du trou noir et la quantité de matière qui y tombe.

Si un trou noir dont la masse équivaut à un milliard de soleils (\(10^9\)\(M_{\text{Sun}}\)) accumule (rassemble) ne serait-ce qu'une quantité relativement modeste de matière supplémentaire, disons environ\(10\)\(M_{\text{Sun}}\) par an, alors (comme nous le verrons) il peut, par la même occasion, produire autant d'énergie que mille galaxies normales. C'est suffisant pour tenir compte de l'énergie totale d'un quasar. Si la masse du trou noir est inférieure à un milliard de masses solaires ou si le taux d'accrétion est faible, la quantité d'énergie émise peut être beaucoup plus faible, comme c'est le cas dans le cas de la Voie lactée.

Regardez une vidéo montrant l'impression d'un artiste d'une accumulation de matière autour d'un trou noir supermassif.

Preuves observationnelles pour les trous noirs

Pour prouver la présence d'un trou noir au centre d'une galaxie, nous devons démontrer qu'une telle masse est entassée dans un volume si petit qu'aucun objet normal, des étoiles massives ou des amas d'étoiles, ne pourrait en être la cause (tout comme nous l'avons fait pour le trou noir de la Voie lactée). Des observations (discutées dans Black Holes and Curved Spacetime) nous ont déjà appris qu'un trou noir d'accrétion est entouré d'un disque d'accrétion chaud contenant du gaz et de la poussière qui tourbillonnent autour du trou noir avant qu'il ne tombe dedans.

Si nous supposons que l'énergie émise par les quasars est également produite par un disque d'accrétion chaud, alors, comme nous l'avons vu dans la section précédente, la taille du disque doit être donnée en fonction du temps que met l'énergie du quasar à varier. Pour les quasars, l'émission en lumière visible varie sur des échelles de temps typiques de 5 à 2 000 jours, ce qui limite la taille du disque à autant de jours-lumière.

Dans la bande des rayons X, les quasars varient encore plus rapidement, de sorte que l'argument du temps de trajet de la lumière nous indique que ce rayonnement plus énergétique est généré dans une région encore plus petite. Par conséquent, la masse autour de laquelle tourne le disque d'accrétion doit être confinée dans un espace encore plus petit. Si le mécanisme du quasar implique une masse importante, le seul objet astronomique capable de confiner une grande quantité de masse dans un très petit espace est un trou noir. Dans certains cas, il s'avère que les rayons X sont émis depuis une région qui est à peine quelques fois la taille de l'horizon des événements du trou noir.

Le prochain défi consiste donc à « peser » cette masse centrale dans un quasar. Dans le cas de notre propre galaxie, nous avons utilisé des observations des orbites d'étoiles très proches du centre galactique, ainsi que la troisième loi de Kepler, pour estimer la masse du trou noir central (la Voie lactée). Dans le cas de galaxies lointaines, nous ne pouvons pas mesurer les orbites des étoiles individuelles, mais nous pouvons mesurer la vitesse orbitale du gaz dans le disque d'accrétion rotatif. Le télescope spatial Hubble est particulièrement bien adapté à cette tâche car il se trouve au-dessus du flou de l'atmosphère terrestre et peut obtenir des spectres très proches des régions centrales lumineuses des galaxies actives. L'effet Doppler est ensuite utilisé pour mesurer les vitesses radiales du matériau en orbite et ainsi obtenir la vitesse à laquelle il se déplace.

L'une des premières galaxies étudiées avec le télescope spatial Hubble est notre ancienne galaxie préférée, l'elliptique géante M87. Les images du télescope spatial Hubble ont montré qu'un disque de gaz chaud (10 000 K) tourbillonnait autour du centre du M87 (Figure\(\PageIndex{7}\)). Il était surprenant de trouver du gaz chaud dans une galaxie elliptique car ce type de galaxie est généralement dépourvu de gaz et de poussière. Mais la découverte a été extrêmement utile pour déterminer l'existence du trou noir. Les astronomes ont mesuré le décalage Doppler des raies spectrales émises par ce gaz, ont déterminé sa vitesse de rotation, puis ont utilisé cette vitesse pour calculer la quantité de masse à l'intérieur du disque, en appliquant la troisième loi de Kepler.

Figure :\(\PageIndex{7}\) Preuve d'un trou noir au centre de la M87. Le disque de gaz tourbillonnant à droite a été découvert au centre de la galaxie elliptique géante M87 à l'aide du télescope spatial Hubble. Les observations faites sur les côtés opposés du disque montrent qu'un côté s'approche de nous (les raies spectrales sont décalées vers le bleu par effet Doppler) tandis que l'autre s'éloigne (lignes décalées vers le rouge), ce qui indique clairement que le disque est en train de tourner. La vitesse de rotation est d'environ 550 kilomètres par seconde ou 1,2 million de miles par heure. Une telle vitesse de rotation est la preuve de la présence d'un trou noir très massif au centre de la M87.

Les estimations modernes montrent qu'il y a une masse d'au moins 3,5 milliards de personnes\(M_{\text{Sun}}\) concentrée dans une petite région au centre de la M87. Tant de masse dans un si petit volume d'espace doit être un trou noir. Arrêtons-nous un instant et prenons cette figure : un seul trou noir qui a avalé suffisamment de matière pour former 3,5 milliards d'étoiles comme le Soleil. Peu de mesures astronomiques ont jamais donné un résultat aussi ahurissant. Quel environnement étrange doit être le voisinage d'un tel trou noir supermassif.

Un autre exemple est illustré dans la figure\(\PageIndex{8}\). Ici, nous voyons un disque de poussière et de gaz qui entoure un trou\(M_{\text{Sun}}\) noir de 300 millions de personnes au centre d'une galaxie elliptique. (Le point lumineux au centre est produit par la lumière combinée d'étoiles rapprochées par la force gravitationnelle du trou noir.) La masse du trou noir a de nouveau été dérivée à partir de mesures de la vitesse de rotation du disque. Le gaz contenu dans le disque se déplace à 155 kilomètres par seconde à une distance de seulement 186 années-lumière de son centre. Compte tenu de l'attraction de la masse au centre, nous nous attendons à ce que la totalité du disque de poussière soit avalée par le trou noir dans plusieurs milliards d'années.

Imaginez\(\PageIndex{8}\) une autre galaxie avec un disque à trous noirs. L'image prise au sol montre une galaxie elliptique appelée NGC 7052 située dans la constellation de Vulecula, à près de 200 millions d'années-lumière de la Terre. Au centre de la galaxie (à droite) se trouve un disque de poussière d'environ 3 700 années-lumière de diamètre. Le disque tourne comme un manège géant : le gaz dans sa partie interne (186 années-lumière du centre) tourbillonne à une vitesse de 155 kilomètres par seconde (341 000 miles par heure). À partir de ces mesures et de la troisième loi de Kepler, il est possible d'estimer que le disque est en orbite autour d'un trou noir central d'une masse de 300 millions de soleils.

Mais devons-nous accepter les trous noirs comme la seule explication de ce qui se trouve au centre de ces galaxies ? Que pourrions-nous mettre d'autre dans un espace aussi restreint qu'un énorme trou noir ? L'alternative, ce sont les étoiles. Mais pour expliquer les masses au centre des galaxies dépourvues de trou noir, nous devons placer au moins un million d'étoiles dans une région de la taille du système solaire. Pour s'adapter, ils n'auraient été séparés que de 2 diamètres d'étoile. Les collisions entre étoiles se produiraient tout le temps. Et ces collisions conduiraient à des fusions d'étoiles, et très vite, l'étoile géante qu'elles formeraient s'effondrerait dans un trou noir. Il n'y a donc vraiment aucune issue : seul un trou noir peut contenir autant de masse dans un espace aussi restreint.

Comme nous l'avons vu précédemment, les observations montrent maintenant que toutes les galaxies à concentration sphérique d'étoiles, qu'il s'agisse de galaxies elliptiques ou de galaxies spirales dotées de renflements nucléaires (voir le chapitre sur les galaxies), abritent l'un de ces trous noirs géants en leur centre. Parmi elles se trouve notre galaxie spirale voisine, la galaxie d'Andromède, M31. La masse de ces trous noirs centraux varie d'un peu moins d'un million à au moins 30 milliards de fois la masse du Soleil. Plusieurs trous noirs peuvent être encore plus massifs, mais les estimations de masse comportent de grandes incertitudes et doivent être vérifiées. Nous appelons ces trous noirs « supermassifs » pour les distinguer des trous noirs beaucoup plus petits qui se forment lorsque certaines étoiles meurent. Jusqu'à présent, les trous noirs les plus massifs provenant des étoiles, ceux détectés par les ondes gravitationnelles détectées par le LIGO, ont des masses d'environ 40 masses solaires.

Production d'énergie autour d'un trou noir

À présent, vous êtes peut-être prêt à accepter l'idée que d'énormes trous noirs se cachent au centre des galaxies actives. Mais nous devons encore répondre à la question de savoir comment un tel trou noir peut être à l'origine de l'une des sources d'énergie les plus puissantes de l'univers. Comme nous l'avons vu dans Black Holes et Curved Spacetime, un trou noir lui-même ne peut émettre aucune énergie. Toute énergie que nous détectons doit provenir d'un matériau très proche du trou noir, mais pas à l'intérieur de son horizon d'événements.

Dans une galaxie, un trou noir central (avec sa forte gravité) attire la matière (étoiles, poussière et gaz) en orbite dans les régions nucléaires denses. Cette matière s'enfonce en spirale vers le trou noir en rotation et forme un disque d'accrétion de matière autour de celui-ci. À mesure que le matériau se rapproche de plus en plus du trou noir, il accélère et se comprime, atteignant des températures de plusieurs millions de degrés. Cette matière chaude peut émettre des quantités prodigieuses d'énergie lorsqu'elle tombe vers le trou noir.

Pour vous convaincre que tomber dans une région à forte gravité peut libérer beaucoup d'énergie, imaginez déposer une version imprimée de votre manuel d'astronomie par la fenêtre du rez-de-chaussée de la bibliothèque. Il atterrira avec un bruit sourd et donnera peut-être une vilaine bosse à un pigeon surpris, mais l'énergie libérée par sa chute ne sera pas très grande. Maintenant, emmenez le même livre au quinzième étage d'un grand immeuble et déposez-le de là. Pour tous ceux qui sont en dessous, l'astronomie pourrait soudainement devenir un sujet mortel ; lorsque le livre paraît, il le fait avec beaucoup d'énergie.

Déposer des objets de loin dans la gravité beaucoup plus forte d'un trou noir est beaucoup plus efficace pour transformer l'énergie libérée par la chute en d'autres formes d'énergie. Tout comme le livre qui tombe peut chauffer l'air, secouer le sol ou produire de l'énergie sonore qui peut être entendue à une certaine distance, l'énergie de la matière qui tombe vers un trou noir peut être convertie en quantités importantes de rayonnement électromagnétique.

Un trou noir ne doit pas fonctionner avec des manuels mais des flux de gaz qui tombent. Si une goutte de gaz dense traverse un gaz mince à grande vitesse, elle s'échauffe au fur et à mesure qu'elle ralentit sous l'effet de la friction. Au fur et à mesure qu'elle ralentit, l'énergie cinétique (mouvement) est transformée en énergie thermique. Tout comme un vaisseau spatial qui rentre dans l'atmosphère (Figure\(\PageIndex{9}\)), le gaz s'approchant d'un trou noir s'échauffe et brille là où il rencontre d'autres gaz. Mais ce gaz, à l'approche de l'horizon de l'événement, atteint des vitesses de 10 % supérieures à la vitesse de la lumière et plus. Il fait donc bien plus chaud qu'un vaisseau spatial, qui n'atteint pas plus de 1500 K. En effet, le gaz à proximité d'un trou noir supermassif atteint une température d'environ 150 000 K, soit environ 100 fois plus chaude qu'un vaisseau spatial revenant sur Terre. Il peut même faire si chaud (des millions de degrés) qu'il émet des rayons X.

Figure\(\PageIndex{9}\) Friction dans l'atmosphère terrestre. Selon l'artiste, le mouvement rapide d'un vaisseau spatial (la capsule de rentrée de la mission Apollo) dans l'atmosphère comprime et réchauffe l'air qui se trouve devant lui, ce qui réchauffe l'engin spatial à son tour jusqu'à ce qu'il devienne rouge. Le fait de pousser l'air ralentit l'engin spatial, transformant son énergie cinétique en chaleur. Le gaz en mouvement rapide qui tombe dans un quasar se réchauffe de la même manière.

La quantité d'énergie qui peut être libérée de cette manière est énorme. Einstein a montré que la masse et l'énergie sont interchangeables avec sa célèbre formule\[E = mc^2 \nonumber\] (voir The Sun : A Nuclear Powerhouse). Une bombe à hydrogène ne libère que 1 % de cette énergie, tout comme une étoile. Les quasars sont bien plus efficaces que cela. L'énergie libérée qui tombe à l'horizon des événements d'un trou noir peut facilement atteindre 10 % ou, dans la limite théorique extrême, 32 % de cette énergie. (Contrairement aux atomes d'hydrogène d'une bombe ou d'une étoile, le gaz qui tombe dans le trou noir ne perd pas réellement de la masse de ses atomes pour libérer de l'énergie ; l'énergie est produite simplement parce que le gaz tombe de plus en plus près du trou noir.) Cette énorme libération d'énergie explique comment un petit volume, comme la région autour d'un trou noir, peut libérer autant d'énergie qu'une galaxie entière. Mais pour émettre toute cette énergie, au lieu de simplement tomber dans l'horizon de l'événement en un clin d'œil, le gaz chaud doit prendre le temps de tourner autour de l'étoile dans le disque d'accrétion et d'émettre une partie de son énergie.

La plupart des trous noirs ne présentent aucun signe d'émission de quasars. Nous les appelons « tranquilles ». Mais, comme les dragons endormis, ils peuvent être réveillés par une source de gaz frais. Notre propre trou noir de la Voie lactée est actuellement au repos, mais il se peut qu'il s'agisse d'un quasar il y a quelques millions d'années à peine (Figure\(\PageIndex{10}\)). Deux bulles géantes qui s'étendent à 25 000 années-lumière au-dessus et en dessous du centre galactique émettent des rayons gamma. Ont-elles été produites il y a quelques millions d'années lorsqu'une quantité importante de matière est tombée dans le trou noir au centre de la galaxie ? Les astronomes s'efforcent toujours de comprendre quel événement remarquable a pu former ces énormes bulles.

Figure des bulles de\(\PageIndex{10}\) Fermi dans la galaxie. Des bulles géantes qui brillent dans la lumière des rayons gamma se trouvent au-dessus et en dessous du centre de la Voie lactée, comme le voit le satellite Fermi. (L'image aux rayons gamma et aux rayons X est superposée à une image en lumière visible des parties internes de notre Galaxie.) Les bulles peuvent être la preuve que le trou noir supermassif au centre de notre Galaxie était un quasar il y a quelques millions d'années.

La physique requise pour rendre compte de la manière exacte dont l'énergie de la matière qui tombe est convertie en rayonnement à proximité d'un trou noir est bien plus complexe que ne le suggère notre simple discussion. Pour comprendre ce qui se passe dans la région « agitée » autour d'un énorme trou noir, les astronomes et les physiciens doivent recourir à des simulations informatiques (et ils ont besoin de superordinateurs, de machines rapides capables d'effectuer un nombre impressionnant de calculs par seconde). Les détails de ces modèles dépassent le cadre de notre livre, mais ils appuient la description de base présentée ici.

Radiojets

Jusqu'à présent, notre modèle semble expliquer la source d'énergie centrale des quasars et des galaxies actives. Mais, comme nous l'avons vu, les quasars et autres galaxies actives ne se limitent pas à une source d'énergie ponctuelle. Ils peuvent également avoir de longs jets qui brillent par des ondes radio, de la lumière et parfois même des rayons X, et qui s'étendent bien au-delà des limites de la galaxie mère. Pouvons-nous trouver un moyen pour que notre trou noir et son disque d'accrétion produisent également ces jets de particules énergétiques ?

De nombreuses observations différentes ont maintenant permis de retracer ces jets jusqu'à 3 à 30 années-lumière du quasar ou du noyau galactique parent. Bien que le trou noir et le disque d'accrétion soient généralement inférieurs à une année-lumière, nous supposons néanmoins que si les jets se rapprochent de cette distance, ils prennent probablement naissance à proximité du trou noir. Une autre caractéristique des jets que nous devons expliquer est qu'ils contiennent de la matière se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.

Pourquoi des électrons énergétiques et d'autres particules situés à proximité d'un trou noir supermassif sont-ils éjectés dans des jets, et souvent dans deux jets dirigés de manière opposée, plutôt que dans toutes les directions ? Encore une fois, nous devons utiliser des modèles théoriques et des simulations par superordinateur de ce qui se passe lorsqu'une grande quantité de matière tourbillonne vers l'intérieur dans un disque d'accrétion de trous noirs bondé. Bien qu'il n'y ait pas d'accord sur la manière exacte dont les jets se forment, il est devenu évident que tout matériau s'échappant du voisinage du trou noir a plus de facilité à le faire perpendiculairement au disque.

D'une certaine façon, les régions internes des disques d'accrétion des trous noirs ressemblent à celles d'un bébé qui apprend tout seul à manger. La quantité de nourriture qui entre dans la bouche du bébé peut parfois être crachée dans différentes directions. De la même manière, une partie de la matière qui tourbillonne vers l'intérieur en direction d'un trou noir est soumise à une pression énorme et orbitale à une vitesse incroyable. Dans de telles conditions, les simulations montrent qu'une quantité importante de matière peut être projetée vers l'extérieur, non pas vers l'arrière le long du disque, où davantage de matière s'entasse, mais au-dessus et en dessous du disque. Si le disque est épais (comme c'est généralement le cas lorsqu'une grande quantité de matière tombe rapidement), il peut canaliser le matériau sortant en faisceaux étroits perpendiculaires au disque (Figure\(\PageIndex{11}\)).

\(\PageIndex{11}\)Modèles de figures de disques d'accrétion. Ces dessins schématiques montrent à quoi peuvent ressembler les disques d'accrétion autour de grands trous noirs pour (a) un disque d'accrétion fin et (b) un disque « gras », le type nécessaire pour canaliser l'écoulement de matière chaude dans des jets étroits orientés perpendiculairement au disque.

La figure\(\PageIndex{12}\) montre les observations d'une galaxie elliptique qui se comporte exactement de cette façon. Au centre de cette galaxie active se trouve un anneau de poussière et de gaz d'environ 400 années-lumière de diamètre, entourant un trou\(M_{\text{Sun}}\) noir de 1,2 milliard. Les observations radio montrent que deux jets émergent dans une direction perpendiculaire à l'anneau, comme le prévoit le modèle.

Figure\(\PageIndex{12}\) Jets et disque dans une galaxie active. La photo de gauche montre la galaxie elliptique active NGC 4261, située dans l'amas de la Vierge à une distance d'environ 100 millions d'années-lumière. La galaxie elle-même, la région circulaire blanche au centre, est représentée telle qu'elle apparaît en lumière visible, tandis que les jets sont visibles aux longueurs d'onde radio. Une image du télescope spatial Hubble de la partie centrale de la galaxie est montrée sur la droite. Il contient un anneau de poussière et de gaz d'environ 800 années-lumière de diamètre, entourant un trou noir supermassif. Notez que les jets émergent de la galaxie dans une direction perpendiculaire au plan de l'anneau.

LES QUASARS ET L'ATTITUDE DES ASTRONOMES

La découverte de quasars au début des années 1960 était la première d'une série de surprises que les astronomes réservaient. Dix ans plus tard, ils découvriront des étoiles à neutrons (sous forme de pulsars), les premiers signes de trous noirs (dans des sources de rayons X binaires) et même l'écho radio du Big Bang lui-même. De nombreuses autres nouvelles découvertes nous attendent.

Comme le rappelait Maarten Schmidt en 1988, « Cela a eu, je crois, un profond impact sur la conduite des praticiens de l'astronomie. Avant les années 1960, il y avait beaucoup d'autoritarisme sur le terrain. Les nouvelles idées exprimées lors des réunions seraient immédiatement jugées par des astronomes chevronnés et rejetées si elles étaient trop éloignées. » Nous en avons vu un bon exemple dans la difficulté que Chandrasekhar a eu à faire accepter ses idées sur la mort des étoiles dont le cœur est supérieur à 1,4\(M_{\text{Sun}}\) (voir l'encadré sur Subrahmanyan Chandrasekhar dans la section 23.1).

« Les découvertes des années 1960 », poursuit Schmidt, « étaient embarrassantes, en ce sens qu'elles étaient totalement inattendues et ne pouvaient pas être évaluées immédiatement. En réaction à ces développements, une attitude s'est développée selon laquelle même les idées les plus farfelues en astronomie sont prises au sérieux. Compte tenu de notre manque de connaissances solides en astronomie extragalactique, c'est probablement préférable à l'autoritarisme. » ¹

Cela ne veut pas dire que les astronomes (étant humains) ne continuent pas à avoir des préjugés et des préférences. Par exemple, un petit groupe d'astronomes qui pensaient que les décalages vers le rouge des quasars n'étaient pas liés à leurs distances (ce qui était certainement une opinion minoritaire) se sont souvent sentis exclus des réunions ou de l'accès aux télescopes dans les années 1960 et 1970. Il n'est pas certain qu'ils aient réellement été exclus, mais qu'ils aient ressenti la pression très difficile de savoir que la plupart de leurs collègues étaient tout à fait en désaccord avec eux. Il s'est avéré que les preuves, qui devaient en fin de compte trancher toutes les questions scientifiques, n'étaient pas non plus de leur côté.

Mais aujourd'hui, alors que de meilleurs instruments apportent des solutions à certains problèmes et mettent clairement en lumière notre ignorance des autres, l'ensemble du domaine de l'astronomie semble plus ouvert à la discussion d'idées inhabituelles. Bien entendu, avant que des hypothèses ne soient acceptées, elles doivent être testées, encore et encore, par rapport aux preuves que la nature elle-même révèle. Pourtant, les nombreuses propositions étranges publiées sur ce que pourrait être la matière noire (voir L'évolution et la distribution des galaxies) témoignent de la nouvelle ouverture décrite par Schmidt.

Avec ce modèle de trou noir, nous avons parcouru un long chemin vers la compréhension des quasars et des galaxies actives qui semblaient très mystérieux il y a quelques décennies à peine. Comme c'est souvent le cas en astronomie, la combinaison de meilleurs instruments (permettant de meilleures observations) et de modèles théoriques améliorés nous a permis de réaliser des progrès significatifs sur un aspect déroutant du cosmos.

Résumé

Les noyaux galactiques actifs et les quasars tirent leur énergie de la matière qui tombe vers un énorme trou noir et qui forme un disque d'accrétion chaud autour de celui-ci. Ce modèle peut tenir compte de la grande quantité d'énergie émise et du fait que l'énergie est produite dans un volume d'espace relativement restreint. Cela peut également expliquer pourquoi les jets provenant de ces objets sont vus dans deux directions : ces directions sont perpendiculaires au disque d'accrétion.

Notes

¹ M. Schmidt, « La découverte des quasars », dans Modern Cosmology in Retrospect, éd. B. Bertotti et coll. (Cambridge University Press, 1990).